Relatório Fisica Hidrostática Empuxo

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FACULDADE BRASILEIRA – MULTIVIX
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Amanda dos Santos Reis
Bruno Cunha Marinho dos Santos
Charles Furtado de Mendonça
Domingos Afonso Jório Filho
Felipe de oliveira nunes
Hugo Alexandre Soares Magalhães
PAULO CESAR DOS SANTOS SILVA
RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA 
EXPERIMENTO 10 : HIDROSTÁTICA / FORÇA DE EMPUXO (E)
VITÓRIA – ES
2017
RESUMO
A experiência estudada a seguir tem como foco verificar a presença do empuxo em função da aparente diminuição da força peso de um corpo submerso num líquido. Verificar, experimentalmente a dependência do empuxo em função do volume do líquido deslocado e a densidade do líquido.
REFERENCIAL TEÓRICO
Definição
Hidrostática é o ramo da Física que estuda a força exercida por e sobre líquidos em repouso. Este nome faz referência ao primeiro fluido estudado, a água, é por isso que, por razões históricas, mantém-se esse nome. Fluido é uma substância que pode escoar facilmente, não tem forma própria e tem a capacidade de mudar de forma ao ser submetido à ação e pequenas forças. A palavra fluido pode designar tanto líquidos quanto gases.
Para entender-se melhor a hidrostática é de suma importância falar de densidade, pressão, Princípio de Pascal, empuxo e o Princípio Fundamental da Hidrostática
Densidade
Quando comparamos dois corpos formados por materiais diferentes, mas com um mesmo volume, quando dizemos que um deles é mais pesado que o outro, na verdade estamos nos referindo a sua densidade. A afirmação correta seria que um corpo é mais denso que o outro. 
A unidade de densidade no SI é kg/m³.
A densidade é a grandeza que relaciona a massa de um corpo ao seu volume.
Onde:
d=Densidade (kg/m³)
m=Massa (kg)
V=Volume (m³)
Pressão
É a relação entre a força aplicada perpendicularmente sobre um corpo e a sua área sobre a qual ela atua. Matematicamente, temos:
P= F/A
A unidade de pressão no SI é o newton por metro quadrado (N/m2), também chamado de pascal (Pa), em homenagem a Blaise Pascal, físico francês que estudou o funcionamento da prensa hidráulica.
Empuxo
Segundo Arquimedes, todo corpo mergulhado em um fluido sofre a ação de um empuxo vertical, para cima, igual ao peso do líquido deslocado.
O empuxo é a existência da ação de várias forças sobre um corpo mergulhado em um determinado líquido. Cada força tem um módulo diferente, e a resultante delas não é nula. A resultante de todas essas forças está dirigida para cima e é exatamente esta resultante que representa a ação do empuxo sobre o corpo.
Para se calcular a intensidade da ação do empuxo existe uma pequena relação entre o empuxo e a densidade do líquido no qual o corpo está emerso. 
E= md .g ,
Onde md é a massa do líquido deslocado.
Princípio Fundamental da Hidrostática
Também chamado de Princípio de Stevin, diz que:
“A diferença de pressão entre dois pontos do mesmo líquido é igual ao produto da massa específica (também chamada de densidade) pelo módulo da aceleração da gravidade local e pela diferença de profundidade entre os pontos considerados”.
Simbolicamente podemos escrever:
Onde d é a densidade do líquido, g é o módulo da aceleração da gravidade local e h é a diferença entre as profundidades dos pontos no mesmo líquido.
A partir do princípio de Stevin pode-se concluir que: Pontos situados em um mesmo líquido e na mesma horizontal ficam sujeitos a mesma pressão, a pressão aumenta com o aumento da profundidade a superfície livre dos líquidos em equilíbrio é horizontal.
 
OBJETIVOS
OBJETIVO GERAL
O objetivo do experimento é analisar o comportamento de fluidos de diferentes pesos especificos em um recipiente ao inserirmos um corpo no mesmo, para que se possa observar na pratica o que diz o principio de Arquimedes quanto a força de empuxo que atua em um objeto submerso.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Comparar valores da força de empuxo de um cilindro de náilon mergulhado em um recipiente com água e depois com álcool;
 Determinar o peso real e aparente do sistema com a utilização de um dinamômetro;
Determinar o modulo da força de empuxo utilizando água e depois álcool através da equação dada e analisar o resultado;
Comparar resultados do experimento de valores de empuxo e peso do volume de líquido deslocado através das equações dadas;
Comparar valores de empuxo calculados pela formula com valores encontrados através do experimento;
Determinar a densidade do álcool através do experimento e comparar com valor medido tabelado;
Analisar erro e incertezas.
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
Materiais:
Dinamômetro, suporte, cilindro de náilon, elevador, “copinho” de plástico, recipiente, água e álcool.
Procedimento:
Atividade 1: Empuxo e a natureza do líquido
Ajustar o equipamento conforme figura abaixo:
Verificar se o dinamômetro está calibrado.
Anotar o valor indicado no dinamômetro. Será o peso real do sistema (copinho + cilindro).
Preal=
Mergulhar o cilindro de náilon em água. Utilize o recipiente e o elevador.
Anote o valor indicado no dinamômetro. Será o peso aparente do sistema.
Paparente=
O que você observou em relação ao peso do conjunto? (aumentou ou diminuiu).
Por que o peso do conjunto se alterou?
Determine o módulo da força de EMPUXO através da seguinte equação:
E = Preal – Paparente
Refaça a atividade utilizando ÁLCOOL.
Anotar o valor indicado no dinamômetro. Será o peso real do sistema (copinho + cilindro)
Preal=
Mergulhar o cilindro de náilon em álcool. Utilize o recipiente e o elevador. 
 Determinar o módulo da força de EMPUXO através da seguinte equação:
E = Preal – Paparente
Qual substância (água ou álcool) apresenta maior empuxo?
Qual a principal diferença entre água e o álcool que justifica os valores diferentes do Empuxo?
Atividade 3: Empuxo medido x Empuxo calculado
Calcular o volume do cilindro de náilon (V = πr²h). Onde r é o raio do cilindro e h sua altura. Para facilitar sua medição, utilize o paquímetro.
r=
h=
V=
Dados: dágua=1g/cm³ = 10³kg/m³ e g=9,8m/s², calcule o empuxo utilizando a seguinte equação:
E = dáguagVdeslocado
Por que foi utilizado o volume do cilindro no lugar do volume deslocado na equação anterior?
Comparar o valor do empuxo calculado pela fórmula com o valor obtido experimentalmente no passo 6 da atividade 1.
Encontre o erro obtido em (%).
Atividade 4: Densidade do álcool utilizando o empuxo
Transcreva aqui o valor do Empuxo obtido na atividade 1.
Determine a densidade do álcool utilizando a equação abaixo:
E = dálcoolgVdeslocado
Comparar o valor obtido com o valor teórico médio tabelado dálcool=0,808kg/m³.
Encontre o erro obtido em (%).
Figura 1: Montagem do sistema do experimento.
 Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
 
Figura 2: Medição do peso do sistema pelo dinamômetro.
 Fonte: Elaborado pelo autor (2017).
CÁLCULOS
Água
Peso Cilindro: 0,5N
Peso cilindro com água: 0,2N
E = Peso real – Peso aparente
E = 0,5 – 0,2 
E = 0,3N
Álcool 
Peso cilindro: 0,5N
Peso cilindro com álcool: 0,15N
E = Peso real – Peso aparente
E = 0,5 – 0,15
E = 0,35N
O valor do dinamômetro diminuiu devido a densidade da água.
No álcool o empuxo é maior, pelo fato da densidade do álcool ser menor.
 Anulada!!!
Obs: Diâmetro do cilindro = 3 cm
Altura do cilindro = 7 cm
Volume do cilindro = 0,003297 m³
Pois é o mesmo valor (de um e outro)
E = d água x g x Vdeslocado
CONCLUSÃO
Através do processo experimental foi possível obter a densidade dos líquidos utilizados no experimento e do peso usado. Observamos que há uma diferença entre a força peso de um corpoao ar livre e mergulhado em algum líquido e essa força diminui quando o corpo se encontra mergulhado em um líquido, isso ocorre pelo fenômeno de empuxo. Também pode-se observar que a força empuxo depende da natureza do liquido.
Houve divergências entre os valores de densidade encontrados no experimento. São várias variáveis que podem ter causado os erros de medida como a medição realizada, condições dos equipamentos e o próprio ambiente do laboratório ou erro de leitura do dinamômetro. Embora tenha ocorrido variação nos resultados, provou-se que é possível determinar e comparar a densidade de um líquido através do princípio de Arquimedes.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Curso de Fısica Basica, Volume 1 Mecanica - Nussenzveig, H. Moyses. 4a edicao - 2002. Editora Edgard Blucher Ltda.
Curso de Fısica Basica, Volume 1 Mecanica - Nussenzveig, H. Moyses. 4a edicao - 2002. Editora Edgard Blucher Ltda.
 
 3. Fısica I, Roteiros de Praticas - Para o Bacharelado em Fısica - Dias, Nildo L. Universidade Federal do Ceara. 2012.